與傳統(tǒng)的炭黑補強相比,不飽和羧酸鹽補強橡膠有以下特點:
①在相當(dāng)寬的硬度范圍內(nèi)都有著很高的強度;
②隨著不飽和羧酸鹽用量的增加,橡膠帶膠料黏度變化不大,具有良好的加工性能;
③在高硬度時仍具有較高的伸長率;
④較高的彈性;
不飽和羧酸鹽橡膠納米復(fù)合材料可采用兩種方法來制備:
①將商品化不飽和羧酸鹽直接添加到橡膠中;
②在混煉過程中依次向橡膠中加入金屬氧化物(或金屬氫氧化物)與不飽和羧酸,使其在橡膠內(nèi)就地生成金屬鹽,上述兩種方法中,后者補強效果更好,而且配方容易調(diào)節(jié)、生成的不飽和羧酸鹽的分散性好,同時可得到不同離子的不飽和羧酸鹽,會產(chǎn)生更好的補強效果,不飽和羧酸鹽增強橡膠帶硫化膠的拉伸強度與炭黑增強膠相當(dāng),但撕裂強度明顯高于炭黑增強膠,同時保持較高的硬度和斷裂伸長率;
由于不飽和羧酸鹽是反應(yīng)性填料,在硫化過程中參與了輸送帶橡膠的交聯(lián)反應(yīng),坤碩公司隨之提出了以下過程的反應(yīng)機理:在硫化過程中,不飽和羧酸鹽在橡膠中發(fā)生“溶解一擴散一聚合一相分離”的反應(yīng)過程,不飽和羧酸鹽在橡膠中部分溶解,向橡膠基體中擴散并發(fā)生聚合反應(yīng),聚不飽和羧酸鹽產(chǎn)生后發(fā)生相分離形成納米尺寸分散相,此時橡膠中不飽和羧酸鹽單體濃度就降低到溶解度以下,新單體就再由不飽和羧酸鹽粒子供給,上述過程循環(huán)反復(fù)進行,最終形成橡膠納米復(fù)合結(jié)構(gòu),同時由于不飽和羧酸鹽補強的橡膠中存在著大量的離子交聯(lián)鍵并分散著納米粒子,這種結(jié)構(gòu)特點使硫化膠具有獨特的力學(xué)性能,離子交聯(lián)鍵具有滑移特性,能最大限度地將應(yīng)力松弛掉,并產(chǎn)生較大的變形,因此能夠賦予硫化膠高強度、高的斷裂伸長率,不飽和羧酸鹽在橡膠基體中發(fā)生聚合反應(yīng),生成的聚鹽以納米粒子的形式存在于橡膠中,并有一部分不飽和羧酸鹽連接到橡膠大分子之上,從而改善了橡膠與填料粒子間的相容性;
不飽和羧酸鹽增強橡膠的應(yīng):由于不飽和羧酸鹽是雙官能團的反應(yīng)性填料,在硫化過程中發(fā)生原位聚合反應(yīng),使硫化膠具有優(yōu)異的性能,因此在眾多的領(lǐng)域中發(fā)揮重要的作用,不飽和羧酸鹽對極性和非極性橡膠都具有較好的增強效果,其增強型橡膠帶最顯著的特點是硫化膠具有優(yōu)異的力學(xué)性能,目前廣泛應(yīng)用于苛刻環(huán)境下使用的橡膠制品如:阻燃輸送帶、各種工業(yè)用輸送機緩沖托輥、異型專用橡膠制品等,硫化膠具有較高的撕裂強度、耐磨性和耐高溫性能;
橡膠,特別是合成橡膠的增強一直是橡膠領(lǐng)域的重要研究課題,炭黑和白炭黑增強一直占據(jù)著主導(dǎo)地位,統(tǒng)治著橡膠工業(yè),而原納米復(fù)合技術(shù)的高分荷性、可設(shè)計性,物理化學(xué)結(jié)構(gòu)、界面、形狀、尺寸及其分布等卻是橡膠技術(shù)摧求的理想境界,因此發(fā)展新型納米增強劑,尋找更科學(xué)、適用的復(fù)合技術(shù),是橡膠帶廠家納米增強研究的一個重要方向。